ביומימטיקה

ביומימטיקה או ביומימיקרי (מיוונית, הלחם המילים ביוס, βίος שמשמעותה חיים ומימטיקה μίμησις/μιμεîσθαι שמשמעותה חיקוי) היא ענף בעולם המדע המחקרי (בעיקר בתחומי הכימיה והפיזיקה). ענף זה מנסה לחקור את אופן פעילותו של הטבע (המודלים, מערכות, מבנה וכדומה) על מנת לחקותו (בצורה סינתטית) לצורך פתרון בעיה אנושית.

למעשה הרעיון ללמוד מהטבע לצורך המצאה ו/או פתרון בעיה אנושית היה קיים תמיד שכן נקודת המוצא היא שהטבע במהלך האבולוציה שלו פותח למעין מושלמות, כך שכל ייצור בטבע מתאים לסביבתו באופן מושלם, לדוגמה מבנה הציפור לתעופה, מבנה הקקטוס לאזור גידולו וכדומה. אחת מעבודות הביומימטיקה המוקדמות ביותר המתועדות היא עבודתו של לאונרדו דה וינצ'י על תעופה מלאכותית. מאז ועד היום, חלה התפתחות טכנולוגית משמעותית המאפשרת למדל ולבחון פתרונות טבעיים, כולל מבנים מיקרוסקופיים ומולקולריים. התפתחויות טכנולוגיות מסוג זה מאפשרות גישה לטבע ולפתרונות החבויים בו במקום להמציא את הגלגל מחדש.

היסטוריה

למרות שהמונח ביומימטיקה נטבע לפני כמה עשרות שנים בלבד, הרצון האנושי ללמוד מהטבע ולנסות לחקות את אופן הפעולה שלו היה קיים כבר לפני מאות ואולי אף אלפי שנים. מאז ומעולם בני האדם צפו, למדו וחיקו את הטבע, על החי, הצומח והדומם שבו. ניתן למצוא כבר במיתולוגיה היוונית את השימוש בביומימטיקה, בסיפורם המפורסם של דדלוס ואיקרוס אשר נמלטו מהמגדל בו נכלאו בעזרת כנפי ציפור המדובקות בשעווה. אחת העבודות המתועדות ביותר בתחום היא זו של לאונרדו דה וינצ'י בשרטוטיו הידועים אודות מעוף הציפור.

את המונח ביומימטיקה טבע המהנדס והביופיזיקאי האמריקאי אוטו שמידט במהלך שנות ה-50 של המאה ה-20. במהלך מחקר הדוקטורט שלו פיתח שמידט את "טריגר שמידט" על ידי חקר מערכת העצבים של דיונונים בניסיון לתכנן מכשיר שהעתיק את המערכת הביולוגית של התפשטות העצבים (nerve propagation). שמידט המשיך להתמקד במכשירים המחקים את המערכות הטבעיות ועד 1957 הוא העלה דעה מנוגדת להשקפה המקובלת של הביופיזיקה באותו הזמן, השקפה שתיקרא ביומימטיקה.

ב 1960 טבע ג'ק סטיל מבסיס חיל האוויר רייט-פטרסון בדייטון, אוהיו בו עבד גם אוטו שמידט, מונח דומה - ביוניקה. סטיל הגדיר את המונח ביוניקה כמדע המערכות שתפקודן מועתק מהטבע או מערכות המייצגות תכונות של מערכות טבעיות.

בשנת 1969 המונח ביומימטיקה הובא לשימוש ככותרת לאחד ממאמריו של שמידט וב-1974 מצא המונח את דרכו למילון ובסטר.

חשיבות הביומימטיקה כיום

תעשיות תרבותיות האמינו שאנו בני האדם יכולים להסתדר ללא הטבע ואפילו לעלות עליו. אך בתחילת המאה ה-21 הגענו לנקודת מפנה מהפכנית - מקורות הטבע מתמעטים דבר אשר מביא אותנו לשאלה הקריטית: כיצד אנו יכולים לחיות על כדור הארץ מבלי להרוס אותו?

לעומת זאת, הטבע תמיד הצליח היכן שאנו בני האדם לא הצלחנו ותמיד מצא פתרונות יצירתיים לבעיות שאנו מתמודדים עמן. למרות שמאז ומעולם המדע העתיק את הטבע, הוא לא שכפל את עקרונות ההישרדות שלו. המטרה אינה לשכפל את בעל החיים מכיוון שאנו אוהבים את המראה שלו, אלא להתקרב לפילוסופית הייצור החסכנית וברת הקיימא שלו. אנו צריכים לראות באורגניזמים אלה מומחים. הם הצליחו לעשות כל מה שאנו עושים מבלי להזדקק לדלקים פוסיליים, זיהום כדור הארץ או סיכון עתידם.

לאחר פרסום ספרה של ג'נין בניוס, העניין בתחום גבר ועם הזמן הוקמו מכוני מחקר, חברות וארגונים הפועלים בנושא.

ב-2006 ייסדו ג'נין בניוס ובריוני שוואן(Bryony Schwan) את "המוסד לביומימיקרי" (The Biomimicry institute) להטמעת נושא הביומימיקרי במערכות חינוכיות ובתוכניות חינוך. ב-2007 השיק האתר את מנוע החיפוש AskNature, המתפקד כספרייה אלקטרונית של ידע על מנגנונים ביולוגיים שונים שנאספו לאורך השנים. כמו כן הוא מכיל סיפורי המצאות בהשראת חלק מהמנגנונים.

גן החיות של סן דייגו בארצות הברית התחיל תוכנית ביומימיקרי ב-2007.

ביומימטיקה בישראל

בשנת 2008 הוקם בישראל "ארגון הביומימיקרי הישראלי" על ידי דוקטור יעל הלפמן כהן ודוקטור דפנה חיים-לנגפורד. כיום פועל הארגון בשיתוף משרד החינוך ללא מטרות רווח במטרה להעלות את המודעות ולחשוף את הציבור הישראלי לנושא הביומימיקרי. יחד עם יחידים וחברות מהתעשייה, גורמי רשויות והאקדמיה, הארגון מפעיל פרויקטים התנדבותיים בכל רחבי הארץ. בנוסף, הארגון מקיים מדי שנה (החל מ-2014) את הכנס השנתי לביומימיקרי בישראל, המהווה במה לחשיפת מנגנונים ביולוגיים בעלי פוטנציאל הנדסי-יישומי, לצד מחקרים ופיתוחים ביומימטיים שכבר משלבים ידע ביולוגי-הנדסי ונמצאים בשלבי מחקר או שכבר הושקו כמוצרים ביומימטיים לשוק. כמו כן, מפיץ הארגון מדי חודש את הידיעון "חדשנות מהטבע", המכיל סיפורי מקרה של פיתוחים ביומימיטיים בארץ ובעולם, וכן כתבות על אורגניזמים בעלי תכונות מעניינות או יוצאות דופן. הארגון מעביר קורסים והכשרות לטווח גילאים רחב- מגילאי הגן ועד לקורסים עבור מתכננים, מהנדסים, אדריכלים, מעצבים, ביולוגים, יזמים, אנשי ניהול והוראה המעוניינים לשלב חשיבה ביומימטית וכלים ביומימטיים בעבודתם.

בשנת 2011 הספארי ברמת גן התחיל להציע תוכני ביומימיקרי לקהל הרחב, וכיום חלק ממחיצות הזכוכית בגן ובריכת הפינגווינים אף בנויות בהשראת פרח הלוטוס.

החל מ-2014, פועלת בבית הספר ללימודי הסביבה ע"ש פורטר באוניברסיטת תל אביב מעבדה לביומימיקרי. המעבדה פועלת בשיתוף ארגון הביומימיקרי הישראלי במטרה להוות מסגרת מקדמת מפגש רב תחומי מפרה למטרות של חדשנות ביומימטית. בראשה עומדים פרופ' יורם רייך, ד"ר יעל הלפמן כהן ופרופ' יהודה בניהו.

דוגמאות

• קורי העכביש נחשבים כחוטים החזקים ביותר על אדמות (חוזק החוט מקריעה ביחס לקוטרו), ונעשו ניסיונות מחקריים רבים לחקותם על מנת ליצור חוטים סינתטיים ברמת חוזק כזאת.
• לצורך יצירה של רובוטים המסוגלים ללכת כבני אדם, היה צורך לחקות את תנועת המפרקים האנושית.
• קווצות שיער דביקות הנלמד מרגלי השממית המאפשר הליכה על קירות.
• למידה מהיכולת של עטלף להתנועע בחשיכה (על ידי אקולוקליזציה) ולהתאים את היכולת הזאת ליצירת מקל הליכה לעיוורים.
• שיפור יכולות אווירודינמיות של כלי טיס באמצעות תצפית על מעוף הציפורים ושימושן בכנפיהן.

• ההשראה להמצאת הסקוץ' (valcro) באה ממבנהו של הצמח הנקרא בלועזית Burdock.

• לצורך חיסכון בקרור וחימום של בניינים גדולים (לדוגמה, קומפלקס העסקים "איסטגייט" בהרר שבזימבבואי) חיקו המדענים את מערכת האוורור הייחודית של הטרמיטים.

• מבנהו של השלדג גמדי היווה השראה לעיצובה של רכבת שינקנסן ביפן על מנת להקטין את רעש ההתנגדות האווירית של הרכבת.

• חברות כמו גאפ ודוקרס למדו מפרח הלוטוס כיצד ליצור בגדים עמידים במים:

• 
  טיפת מים על עלה של פרח הלוטוס
• 
  הדמיה גרפית של פני השטח של צמח הלוטוס

ראו גם

• ביוניקה - תת-ענף בתחום הביומימטיקה המחבר בין ביולוגיה לאלקטרוניקה
• תוצא לוטוס

קישורים חיצוניים

• ארגון הביומימיקרי בישראל
• כתבת סקירה בנושא ביומימטיקה שפורסמה בכתב העת אקולוגיה וסביבה.
• כתבת סקירה על תחום הביומימיקרי בכתב העת של לשכת המהנדסים והאדריכלים
• ביומימיקרי בשדה הפדגוגי – הטבע כמורה / מאת יעל הלפמן כהן
• ידיעון חדשנות מהטבע - ידיעון ישראלי המביא כתבות וקישורים בנושאי ביומימיטיקה
• יצירת מגן אנושי על ידי הנדסה ביומימטית, באתר חמדה
• אקולוגיה תעשייתית-כתב עת מדעי בנושא (באנגלית)
• כתב עת מדעי בנושא. Biomimetics-lessons from nature-an overview (באנגלית)
• מיכל טופז, מחקים את הטבע, ynet,‏ 3.11.2012
• הרצאה מוקלטת בנושא ביומימיקרי. מתוך הפודקאסט: פה ושם בארץ ישראל, בהגשת יפתח מזור.
• ביומימיקרי - ארכיטקטורה בהשפעת מערכות מן הטבע, תערוכת מבנים ופרויקטים. האוניברסיטה למדעים בפוטסדאם, גרמניה. מאי 2014.
• חדשנות מהטבע ארגון הביומימיקרי הישראלי, ‏אאורקה – רגע ההשראה מהטבע, באתר "הידען", 17 ביולי 2014
• חדשנות מהטבע ארגון הביומימיקרי הישראלי, לנשום כמו דג, באתר הידען
• פרויקט "לך אל הכריש"  - ביומימיקרי והדפסה בתלת מימד, חממה אקולוגית עין שמר

הערות שוליים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

25622440ביומימטיקה